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1、寧煤集團烏蘭煤礦爆炸物品管理爆破監控系統（V1.0）技術方案北京龍德時代技術服務有限公司2013年9月目 錄1. 概述31.1. 總體設計思想31.2. 概況31.2.1. 項目名稱31.2.2. 項目承建單位31.3. 項目內容31.3.1設計原則31.3.2建設原則42. 總體需求分析42.1放炮事故的危害分析42.1.1近幾年放炮引起的事故在煤礦事故中所占的比重42.1.2放炮事故的主要類型62.1.3放炮事故增加的原因剖析72.1.4消滅放炮事故的對策92.2應用需求分析93. 總體方案103.1. 方案設計規范和標準103.2. 系統基本功能103.3. 功能實現辦法113.4. 系2、統組成113.5. 操作方法與步驟及原理133.6. 基本功能實現的原理與途徑143.7. 技術參數163.8. 系統組成與主要設備技術參數173.8.1 礦用連鎖發爆器系統 （V1.0）173.8.2 無線接收器系統（人員監視器）V1.0183.8.4 語音警示儀203.8.5 無線瓦斯便攜式傳感器213.8.6 傳輸分站系統V1.0213.8.7 安全起爆距離標識器系統V1.0223.8.8 人員識別卡系統V1.0233.8.9 地面中心站:233.9. 使用環境條件：243.10. 安裝與調試：243.11. 軟件部分功能介紹263.11.1 系統軟件運行環境263.11.2 放炮監控系3、統軟件功能簡介263.11.2.1 礦用連鎖發爆器系統 （V1.0）管理軟件系統263.11.2.2 瀏覽器部分軟件主界面31第 II 頁 共 17 頁 北京龍德時代技術服務有限公司1. 概述1.1. 總體設計思想根據烏蘭煤礦目前的放炮管理的狀況，為了達到放炮管理的“本質安全”，杜絕放炮過程出現的雷管丟失、人員誤入放炮不安全區域、啞炮等不安全因素，采取從雷管、炸藥的發放與領取，到放炮過程中的不安全因素的監控，到雷管、炸藥的退還的實時監控管理，為了實現“本質安全管理”，對整個放炮過程的實施閉鎖管理。1.2. 概況1.2.1. 項目名稱烏蘭煤礦“爆炸物品管理爆破監控系統（V1.0）”1.2.2. 4、項目承建單位本項目由北京龍德時代技術服務有限公司承建，協作單位包括清華大學、北京科技大學。1.3. 項目內容1.3.1設計原則爆炸物品管理爆破監控系統的設計貫穿了“本質安全”理念，就是“不安全就不能放炮，不安全就不能生產”的理念。實現放炮管理由“措施管理”到“本質安全管理”的飛躍。 放炮過程中的不安全因素的實時監控，重點是對瞎炮、啞炮的杜絕；放炮不安全區域人員的誤入、三人連鎖、安全距離控制。通過 “十個不能，一個監控”來實現現場的實時監控，具體如下：十個不能：1、警戒人員沒有到位置，就不能爆破。2、安全距離不夠，就不能爆破。3、不進行三人連鎖，就不能爆破。4、網絡電阻不合格，可能有瞎跑，就不能5、爆破。5、瓦斯超限，就不能爆破。6、煤塵超限，就不能爆破。7、噴霧設施沒有打開，就不能爆破。8、有人在危險區域，就不能爆破。9、風量不足，就不能爆破。10、沒有停電，就不能爆破。 一個監控：礦山各級領導能夠通過網絡對爆破全過程進行實時監控。爆破數據自動上傳監控主機，并生成日報表、周報表、月報表。 1.3.2建設原則1 與現場緊密結合，充分利用目前礦已經安裝布置的工業環網、安全監控系統的設施，做到費用最省，效益最好。 2 前瞻性和實用性：系統體現世界前沿的本質安全型礦井的理念和技術，為礦山企業提供的放炮監控系統，不僅考慮到行業的普遍性和業界頂尖技術與實踐結果，而且符合煤炭企業的實際情況。3 先進6、性：提供國內最好、最先進的產品。2. 總體需求分析2.1放炮事故的危害分析放炮引起的礦山事故造成的死亡人數，占整個煤礦事故死亡人數的30%左右右，每年因此死亡2000人左右，放炮引起的重特大事故占到了重特大事故的60%-80%多，而且，放炮事故占的事故比重還在不斷上升。其根本原因在于，技術落后，以及因為技術落后導致的管理落后、標準落后等。 2.1.1近幾年放炮引起的事故在煤礦事故中所占的比重 通過上述報道，我們看到了在煤礦事故中放炮是一個重要的誘發因素，這個誘發因素有多大呢？讓我們看看下列事實：1 放炮事故造成的死亡非常驚人 放炮事故造成的人員死亡，占煤礦事故總死亡人數的30%左右， 最近幾年7、全國煤礦每年事故死亡5000-6000人左右，其中放炮造成的大約2000人左右。自建國到現在，全國煤礦放炮事故造成的死亡人數，已經達到100000人之多！2 放炮是重大特大事故的最大誘發因素1) 根據對最近3年（2003-2005）的我國煤礦重大特大事故的統計分析，發現放炮事故占特大事故的60%以上。 新疆省煤礦1999年-2006年，放炮引起的事故占到了重大特大事故的80%以上。3 放炮是瓦斯爆炸和煤塵爆炸占爆炸事故的最主要的導火索 根據2004-2005年的數據，在重大特大瓦斯事故和煤塵事故中，放炮引起的達到了60%以上，電火花引起的約30%以上，另外的是其他火源引起。4 安全管理好的省份8、放炮事故占的比重更大 新疆就是最好的例子，在重大特大事故中放炮事故有些年份占到了80%以上，重特大的事故幾乎都是放炮引起的煤塵爆炸事故，遠遠大于全國的平均水平。這主要是因為他們推廣新技術的力度大，在傳統的事故多發的頂板、電火化引起的瓦斯事故等方面，事故得到了比較有效的遏制，放炮由于技術的進步不明顯，事故沒有得到有效遏制，事故率反倒相對上升。 5 放炮事故所占比重有上升的趨勢 近年來，由于在科技、管理方面加大治理的力度，其他幾類主要事故在煤礦事故中占的比重逐漸降低。頂板事故，隨著綜合機械化采煤、錨噴支護等技術的大面積推廣應用，事故率已經大幅下降。由電火花引起的瓦斯爆炸事故，也由于防爆技術的不斷完9、善，也在明顯減少。相反放炮事故由于放炮技術以及放炮管理技術沒有大的提高，造成放炮事故在相對增加。 例如山西省最近幾年的情況如下圖。6 非煤礦山企業放炮引起的死亡事故也占到了36%以上 據官方公布的資料，2006上半年非煤礦山企業發生事故793起 985人死 ,從事故類別來看，上半年全國非煤礦山重大事故主要集中在冒頂片幫(坍塌)事故和放炮事故，共計30起、死亡106人，分別占重大事故起數和死亡人數的91.7%和83.5%。其中放炮引起的事故13起，死亡47人，分別占重大事故的36%和37%。2.1.2放炮事故的主要類型違章放炮引起的事故主要有五類 第一類是：放炮引起的煤塵爆炸事故；絕大多數（9010、%以上）煤塵爆炸事故都是放炮引起的！ 第二類是：放炮引起的瓦斯爆炸事故，這類事故中放炮引起的占了60%以上的比例。 第三類是：放炮本身造成的傷亡事故，主要指放炮人員沒有撤出，炸死人員；放炮警戒不嚴格，炸死人員等等違章放炮造成的事故！ 第四類是：放炮引起的突水、瓦斯和煤層突出事故； 第五類是：爆破器材、火工品 流落到社會上造成的事故。例如，放炮員盜出發爆器、炸藥雷管炸魚、給小煤井等使用，炸死人。有人甚至拿去炸鐵路 等等。 給人民生命財產安全，給社會穩定帶來重大危害！ 2.1.3放炮事故增加的原因剖析1 放炮技術落后是放炮事故居高不下的根本原因 起爆技術數十年來沒有根本性的發展，放炮依靠的設備器材11、是炸藥、雷管、發爆器。但是，發爆器從建國以來基本沒有變化。發爆器的制造的理念僅僅基于“起爆”就可以了，沒有起爆安全的理念。起爆器技術的落后，導致了大量的違章操作得不到有效制止，造成了大量的事故。2 放炮管理技術的落后，造成國家有關放炮管理的規程、制度得不到根本執行，管理方面時松時緊，放炮事故也是時多時少。1) 由于缺少有效的管理技術，國家有關放炮管理的法規得不到有效執行國家有關部門制定了爆破作業規程、煤礦安全規程等放炮的標準，每個企業又針對自己的特點制定了本單位的放炮管理制度，每個工程都有放炮的針對措施，嚴格按照規程來，肯定不會出現放炮事故。但是，根據有關規程，放炮作業有14個大步驟，77個小12、步驟，繁多復雜，甚至不容易記住，作業過程最少需要3個人完成（正常需要6個人完成）。 目前的管理技術，還是停留在“口傳口、手傳手”的原始水平階段。嚴酷的事實證明，在沒有“硬”的監督手段之下，工人們很容易違章操作，造成事故。 2) 對于煤礦最危險的工序-放炮，竟然沒有監控系統近年來，國家強力推廣安全監控系統，對于預防事故，減少事故起到的很好的作用。但是，對于發生事故最多、危害最大的放炮，竟然沒有一個監控系統可以推廣使用。 無論從何種意義上來講都是煤礦安全監控系統、煤礦安全管理的一個非常大的缺憾。3 管理體制不理順， 管理手段、管理技術落后是放炮事故發生的主要原因管理體制不理順，多頭管理、管理混亂，13、主要表現在下列三個方面: 一是放炮管理的牽頭的部門混亂，有的歸通風部門、有的歸掘進部門、有的歸安全檢查部門，有的公安部門。除了通風部門負責牽頭，管理體系能夠理順以外，其他部門牽頭，放炮管理和瓦斯煤塵管理之間的協調容易出現脫節，也就容易造成事故。例如，山東放炮事故比較多的礦業集團和煤礦，往往都不是通風部門主管放炮，是由公安或者其他部門主管。從全國來看，由通風部門主管的單位，事故就少得多了. 二是放炮員管理不理順，放炮員和放炮作業不能統一管理，放炮員和放炮作業絕大部分仍然歸掘進或者采煤區隊直接管理，這樣放炮員的專職性功能不確定，往往使放炮工作成為兼職工作。結果放炮的學習不容易組織，放炮技術得不到提14、高，放炮規章制度得不到全面貫徹。 三是發爆器的統一管理流于口頭，到現在90%以上煤礦還是由放炮員私自存放管理，發爆器得不到有效的檢查和維修，造成大量隱患發爆器在一線使用。4 相關國家標準和行業標準落后,制約了放炮技術和管理水平的提高. 標準的落后表現在兩個方面: 一是礦用電容式發爆器的國家標準數十年來沒有大的變化，直接造成我國煤礦數十年來，一直大量使用安全標準低，極容易出現違章操作的發爆器。煤炭行業的瓦斯閉鎖發爆器標準的出現，由于產品的實用性受到甲方懷疑，以及推廣工作的不力 ，相關產品一直沒有推廣開來。 二是管理標準落后，包括煤礦安全規程、爆破作業規程、質量標準化標準等標準的落后是另一個標準落15、后，管理標準落后是造成管理落后的主要原因,例如對于放炮這樣一個煤礦中最危險的工序，缺少一個監測監控系統，煤礦質量標準化標準中對于放炮的管理缺少應該有的嚴格規定。2004版煤礦安全規程更有放寬放炮管理的嫌疑，該版煤礦安全規程取消了原有的可以說是非常有效的管理手段-“三人連鎖放炮”的規定，這造成了放炮管理要放寬的誤導。這種政策性的反面導向造成的后果是非常可怕的！5 事故統計口徑存在問題，極大地淡化了放炮的重要性 查一下中國安全生產年鑒等政府部門的權威資料，你就會發現放炮事故僅僅占3%-11%，似乎占得比例非常小，不足以為慮。但是，其實這僅僅是放炮事故中的非常少的一部分！僅僅是放炮事故中的一類-就是16、放炮直接炸死人的事故。 更大量的放炮引起的瓦斯、煤塵等 事故放到了瓦斯事故里，將放炮引起的突水放到了水害事故里等等。因此從統計口徑上淡化了放炮的重要性，造成通報、宣傳、匯報等情況下，不能直觀地看到事故的原貌。極大地淡化了放炮引起的事故的比重。由此，誤導了決策！ 6 國家在制定有關政策方面，“忽視”了放炮. 無可否認的受統計資料的影響，國家主管部門對于放炮的管理“忽視了”-沒有達到應該有的重視程度。主要表現在科技投入不足、發爆器國家標準落后、煤礦安全規程對放炮管理的輕視、質量標準化標準不嚴格、統計口徑忽視等等。2.1.4消滅放炮事故的對策1 改變思維、創新觀念，用“本質安全”的理念，統領放炮設施17、的設計制造、有關標準制定、管理制度的制定，從設備上從系統上確立不安全就不能放炮的“本質安全理念”。2 加快技術創新，推廣以“本質安全”的理念制造的智能連鎖放炮監測監控系統等，并依此帶動標準的改變、制度的改變。3 修改有關放炮器制造、使用、管理的國家標準，完善放炮管理的技術標準，淘汰舊的發爆器和放炮管理技術，積極推廣新式的發爆器和智能連鎖放炮監控系統。4 完善煤礦安全規程，恢復安全規程中三人連鎖放炮的規定。5 完善統計報告的事故分類方法，充分利用信息技術的成果，按照引起事故的原因細化事故分類，突出對于詳細事故原因的分析，為完善安全措施，提供更直接的決策依據。 按照“本質安全”的新思維、新理念設計18、研發本質安全型發爆器和智能連鎖放炮監控系統，促進放炮技術和放炮管理技術的進步，無疑是遏制消滅放炮事故的根本所在。本質安全型發爆器和放炮監測監控系統的研發和應用，將全面實現“不安全就不能放炮”，是放炮技術和放炮管理技術實現飛躍，為從根本上遏制消滅放炮事故，實現礦山安全形勢的根本好轉提供了一個可靠的技術保障。2.2應用需求分析 我們提出的智能連鎖放炮監測監控系統，有如下目的和主要特點： 1、以本質安全型為基本的理念、為基本的出發點，以本質安全型的控制為根本。對于生產系統來講，就是不安全就不能生產；對于安全設施、安全系統來講，就是不安全就不能放行、不安全就提示、報警、閉鎖；對于管理指揮系統來講，不安19、全的命令就發不出去，不安全的信息得到及時的處理、報警、提示、閉鎖；對于職工來講，不安全行為、不安全的操作不能執行，不安全的人員不能上崗； 2、以自動化為實現手段，將本質安全的理念貫穿到礦山安全、生產、管理的各個方面： 在生產方面：通過現本安設備的推廣或者通過對已有設備的、信息化改造，實現自動控制，通過監控系統和設備的一體化或者數據的共享，實現在不安全生產條件下，設備和系統自動停止運行，從而實現生產系統的本質安全。 在安全設施、安全系統方面，通過裝備信息化的建設改造，實現不安全就不能進行進一步的作業。如，在放炮方面，裝備本質安全型的智能連鎖放炮監測監控系統，實現瓦斯超限、煤塵超限、不進行三人連鎖20、安全距離不夠、網絡電阻不合格等等不安全條件下，不能放炮；在下井人員管理方面，實現超員就不能下井，通風系統管理方面，系統超限、故障等，系統自動報警提示，并發出自動撤人信息，自動啟動撤人系統等等。 在安全管理方面，對于安全信息實現自動分析處理，實現不安全的人員不能下井作業，不安全的問題得到自動、及時處理，不安全的行為得到自動、及時制止。3. 總體方案3.1. 方案設計規范和標準煤礦安全規程2007年；煤礦安全監控系統通用技術要求AQ6201-2006；煤礦井下人員管理系統通用技術要求AQ6201-2007；煤礦安全生產監控系統通用技術條件MT/T1004-2006；煤礦用信息傳輸裝置MT/T8921、9-2000；煤礦安全生產監控系統軟件通用技術要求MT/T1008-2006；煤礦用信息傳輸裝置MT/T899-2000；煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品通用技術要求MT 209-90；爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求GB3836.1-2000；爆炸性環境用防爆電氣設備隔爆型GB3836.2-2000；爆炸性環境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求GB3836.4-2000；礦用一般型電氣設備GB12173-1990；電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范GB/T50169計算機軟件開發規范 GB8566計算機軟件產品開發文件編制指南 GB8567-88計算機軟件需求說明編制指南 GB22、9385-88電子設備用圖形符號GB/T5465-1996通用用電設備配電設計規范 GB50055-93其他相關的規范和標準3.2. 系統基本功能對放炮過程中的“不安全因素”的實時監控，重點是對瞎炮、啞炮的杜絕；放炮不安全區域人員的誤入控制；三人連鎖控制；安全距離控制。3.3. 功能實現辦法1. 放炮過程中的不安全因素的實時監控，重點是對瞎炮、啞炮的杜絕；放炮不安全區域人員的誤入控制；通過 “十個不能，一個監控”來實現現場的實時監控，具體實現如下：十個不能：（1） 警戒人員沒有到位置，就不能爆破（確保警戒人員到達警戒位置警戒）（2） 放炮安全距離不夠，就不能爆破；（從而確保放炮的安全距離）（323、） 不進行三人連鎖，就不能爆破；（確保放炮時，責任人必須到現場完成自己的職責）（4） 網絡電阻超限，就不能放炮；（杜絕瞎炮、啞炮的產生）（通過，母線電阻測量和網絡電阻測量，在測量值不合格時，自動對放炮監控終端（V1.0）的充電系統進行閉鎖。當網絡電阻超過標準值時，放炮監控終端（V1.0）自動閉鎖，不能充電放炮；當電阻值小于標準值，但是一直在波動，說明接線不牢固，不能放炮；網絡電阻雖然沒有超限，但是，阻值不斷增加，說明母線或者腳線落水，容易出現瞎炮，放炮監控終端（V1.0）將自動閉鎖，不能充電放炮。）（5） 瓦斯超限，就不能放炮；（6） 煤塵超限，就不能放炮；（7） 噴霧設施沒有打開，就不能放炮24、；（8） 有人在危險區域，就不能放炮；（9） 風量不足，就不能放炮；（10） 沒有停電，就不能放炮；一個監控：礦山各級領導能夠通過網絡對放炮全過程進行實時監控。3.4. 系統組成根據烏蘭煤礦井下放炮情況，目前按照5個放炮地點安裝。智能連鎖放炮監測監控系統的主要組成如下：1、 井上主系統：主機1臺，放炮管理機1臺，數據傳輸接口系統1臺，放炮監控系統軟件1套（含網絡管理軟件），終端管理軟件1套，地面延時電源1套，發爆器參數測試儀1臺。 2、井下設備：2.1、 1150南集中巷掘進工作面：傳輸分站系統2臺，安全起爆距離標識器系統1臺、無線接收器系統14臺，礦用連鎖發爆器系統3臺，人員識別卡系統30張25、本安電源2臺、通訊與供電線路等組成。 2.2、 南翼瓦斯抽采巷運下（1080-1035）掘：傳輸分站系統1臺，安全起爆距離標識器系統1臺、無線接收器系統2臺，礦用連鎖發爆器系統3臺，人員識別卡系統30張、本安電源1臺、通訊與供電線路等組成。 2.3、北翼1080瓦斯治理巷掘進：傳輸分站系統2臺，安全起爆距離標識器系統1臺、無線接收器系統12臺，礦用連鎖發爆器系統3臺，人員識別卡系統30張、本安電源2臺、通訊與供電線路等組成。 2.4、1150-1280北翼邊界回風上山掘工作面：傳輸分站系統1臺，安全起爆距離標識器系統1臺、無線接收器系統4臺，礦用連鎖發爆器系統3臺，人員識別卡系統30張、本安26、電源1臺、通訊與供電線路等組成。 2.5、1215北翼集中巷掘進：傳輸分站系統1臺，安全起爆距離標識器系統1臺、無線接收器系統6臺，礦用連鎖發爆器系統3臺，人員識別卡系統30張、本安電源1臺、通訊與供電線路等組成。設備的布置原則是：傳輸分站系統：每個放炮工作面 1臺。由本安電源提供直流18V電壓供電。 安全起爆距離標識器系統：每個放炮地點1臺。由放炮區域控制器電源供應。無線接收器系統：每個掘進工作面迎頭配置2臺，需要設置警戒點每個點配置2臺。本安電源箱臺：每個工作面1臺，礦下127V電壓供電。供應工作面所以設備電源。人員識別卡系統：每個面工作人員每人1張卡，掘進工作面30張。礦用連鎖發爆器系統27、：每個放炮工作面各3臺。具體數量詳見附表。系統結構如放炮監控系統示意圖。井上井下通信：爆炸物品管理爆破監控系統主機安裝在監控中心，從監控室到井下采用礦上現有環網進行連接。井下共4處環網交換機，數據由光纖分站轉換成CAN信號與各個工作面的放炮監控設備進行通信。井下環網各個爆破點連接情況交換機2 1150-1280北翼邊界回風上山掘工作面交換機3 1215北翼集中巷掘進交換機4 1150南集中巷掘進工作面 南翼瓦斯抽采巷運下（1080-1035）掘 北翼1080瓦斯治理巷掘進第 17 頁 共 17 頁烏蘭煤礦放炮監控系統設計圖詳見：打印圖紙烏蘭煤礦爆炸物品管理爆破監控系統設備配置單序號設備名稱型號28、和規格單位數量單價（萬元）金額（萬元）智能放炮系統井上設備A1本安型放炮監控系統主機研華工控雙核/2G/500G/雙網卡/串口臺20.96001.9200 A2顯示器三星22英寸臺10.18000.1800 A3發爆器管理機戴爾（雙核/250G/2G/19液晶/雙網卡/串口臺10.56000.5600 A4爆炸物品管理爆破監控系統V1.0套132.899032.8990 A5發爆器管理系統軟件LDFBQ-1套122.899022.8990 A6數據傳輸接口系統V1.0臺14.98804.9880 A7發爆器參數測試儀FCY-II型臺14.99804.9980 A8地面延時電源山特延時4小時臺129、1.46801.4680 A9專用施工工具套20.10000.2000 A10打印機HP1008臺10.32000.3200 A11網線超五類米3000.000860.2580 小計70.6900 系統井下設備A12光纖分站V1.0臺33.865011.5950 A13傳輸分站系統V1.0臺95.689651.2064 A14無線接收器系統V1.0臺373.7560138.9720 A15安全起爆距離標識器系統V1.0臺54.288021.4400 A16礦用連鎖發爆器系統V1.0臺153.866057.9900 A17人員識別卡系統V1.0張19000.016831.9200 A18通信線纜30、MHYVP1x4*7/0.43 米180000.0009617.2800 A19接線盒三通JHH-3個800.00650.5200 A20接線盒二通JHH-2個800.00550.4400 A21本安電源KDW0.7/18-J臺60.38002.2800 A22本安電源KDW17臺81.480011.8400 電源線纜MKVV0.6-1KK/3芯*1.5平米40000.002811.2000 小計356.6834 測試與系統備用設備A24傳輸分站系統V1.0臺15.68965.6896 A25無線接收器系統V1.0臺23.75607.5120 A26安全起爆距離標識器系統V1.0臺14.28804.2880 A27光纖分站V1.0臺13.86503.8650 A28人員識別卡系統V1.0張500.01680.8400 小計22.1946 設備總價449.5680 1運保費設備總價的1%4.4957 2安裝調試費設備總價的1%4.4957 小 計8.9914 項目合計458.5594 總價肆佰伍拾捌萬伍仟伍佰玖拾肆元整